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安全“芯”是根基 解读欧拉电池核心技术

2019-11-07 07:08:17 来源: 网易汽车 举报
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在打造精品安全电动小车这条路上,依靠长城和蜂巢能源技术实力的欧拉正变得游刃有余。

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网易汽车11月7日报道 面对全球新能源发展浪潮,动力电池核心技术将成为车企下一阶段最重要的布局领域。但发展新能源汽车必须迈过电池安全这道门槛,对一台高品质的纯电动汽车而言,电池安全是根基。

安全“芯”是根基 解读欧拉电池核心技术


今年以来,伴随多起电动汽车起火自燃事件,公众对新能源电动汽车的安全引发了广泛关注,据《新能源汽车国家监管平台大数据安全监管成果报告》显示,从2019年5月起新能源共发生79起安全事故,涉及车辆96辆。

简单的说,动力电池安全问题概括起来统称为“热失控”,就是某些触发条件引起电池升温,当达到一定温度时电池就变得不可控,最后的结果就是燃烧甚至爆炸。

一款安全的动力电池涉及电芯研发、模组试制、PACK批量制造,多项目苛刻测试及装车验证等多个环节。

近日,长城欧拉组织了一场关于动力电池核心技术的沟通会,从中我们可以看到欧拉对于电池技术,特别是电池安全的思路。

安全“芯”是根基 解读欧拉电池核心技术

电池为何会热失控?

作为三电系统的核心组成部分,电池安全的重要性不言而喻。

电池长时间在液体中浸泡、电池材料不过关、系统拼装缺陷、使用中过充过放、机械外力碰撞,甚至高镍材料使用等都是诱发电池起火的风险因素。

引发热失控的因素很多,总的来说可以分为机械外力、不当充电、电池过热、设计制造层面缺陷等。

机械外力,主要包括车辆碰撞、挤压、泡水、严重托底的针刺等。

不当充电,主要以不当快充或过充为主,不当充电会引发电池析锂导致热失控温度大幅下降,并与电解液剧烈反应,最终发生热失控。此外电池析锂也会导致锂枝晶生长刺穿隔膜引发电池热失控。

电池过热,主要诱因是高镍正极材料的应用导致正极释活性氧与负极反应产生热量,此外老化导致电池一致性差等也会导致电池过热。

设计制造层面的热失控诱因主要包括电池生产缺陷、散热设计不好、电缆接头松动等。

关于电池安全的更多内容,大家可以移步到严选EV电池安全专题报道中查看>>严选EV电池安全季<<

一款合格的电池需要经历哪些测试?

当前,为了追求更长的续航里程,我们不得不用能量密度更高的电池,但能量密度越高的电池,热稳定性就更低,这就需要用严苛的测试标准对动力电池安全进行充分验证。

在电池安全测试层面的国标文件有2个,GB/T 31485-2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》和GB/T 31467.3-2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 第3部分:安全性要求与测试方法》。

记不住名字不要紧,可以简单的理解为一个针对电池单体和模组的测试,一个针对电池系统的测试。

安全“芯”是根基 解读欧拉电池核心技术

由于新能源安全已经成为社会话题,国家也在制定新的强制测试标准, GB《电动汽车用动力蓄电池安全要求》报批稿进入送审阶段,估计很快会正式发布。

新国标的重点内容包括:

1.电池单体针刺项目取消;2.浸水测试难度提高(先震动再下水);3.新增热扩散试验(起火前5分钟预警为乘员留出足够逃生时间)。

需要说明的是,国标只是行业入门标准,仅仅用来区分及格与不及格,好多车企自己的测试标准严格程度要高于国标。

在此次欧拉动力电池技术沟通会上,网易汽车获悉以欧拉R1为例,其动力电池系统测试项目包括,满足国标要求下的机械冲击、温度冲击、海水浸泡、高海拔、模拟碰撞、跌落、翻转、挤压、外部火烧、过温保护、盐雾等15项试验标准,其中部分测试标准高于国标要求。

例如,在长时间浸水试验中,水深高度在整车涉水线下条件下,欧拉R1电池包浸泡7天未进水。此外,其还安全通过了模拟碰撞及后翻转测试。

安全“芯”是根基 解读欧拉电池核心技术

值得说明的是,欧拉R1的动力电池也符合新国标草案中振动试验标准和热失控扩散相关要求。

测试只是检验电池安全的一种直观的手段,一款优秀的电池安全需要从结构、电气安全、BMS策略等全方位考量。

欧拉R1电池采用4层级安全设计,包括结构安全、电气安全、热管理安全和BMS设计。

动力电池的结构安全比较容易理解,在一般碰撞下碰撞力度全部由整车结构承担,从而最大程度保护电池包结构完成,内部无损伤,功能正常使用。

此外,电池包壳体和支架也要形成完整的框架结构能力,底部和侧围都需要一定的承载能力。当车体无法承担全部碰撞载荷时,一部分载荷需要由电池包壳体承担。

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热管理安全层面,欧拉R1共进行了10种特定工况热管理性能仿真和标定,针对充放电过程中的电芯温度、压差等关键参数进行监测,并通过相关设计实时保证电池的安全,开启断电或降温等策略。

低温天气下BMS可对电池加热提高充电效率和续航里程,续航里程提升10%~20%。

PACK包采用双向防爆透气阀设计,可以平衡电池包内外压力,紧急情况下防爆阀可开启泄压保护。

电气安全层面,主要针对高压电气安全、电气保护、传感器监控等方面入手。欧拉R1电池包高压元器件绝缘耐压等级高于行业水平。并通过设定合理的预充保护策略,保证电池包全生命周期可靠运转。

BMS安全设计层面,主要通过安全设计、提前预测、实时诊断和安全预警的4重安全设计确保动力电池处于安全运行区。

蜂巢能源是最好的技术名片

国内某一线动力电池制造企业的技术负责人曾向网易汽车表示,车用电池安全是一个综合性的话题,其与整车设计、整车保护措施、BMS电池管理系统、模组及电池包封装技术、单体电芯品质、甚至消费者日常驾驶和充电习惯都有关联性。

实际上,电池安全是个很大的话题,需要上下游产业的通力合作,每个环节都必须做到高质量安全才行。

欧拉动力电池的主要“供应商”来自长城汽车集团旗下兄弟企业-蜂巢能源。蜂巢能源虽然成立时间不长,但其已拥有超过3000人的研发团队,其中外籍专家超过350人。业务涵盖汽车动力电池材料、电芯、模组、PACK、BMS、大容量储能系统等。

安全“芯”是根基 解读欧拉电池核心技术

蜂巢能源的高速叠片方形电池算是业内的知名产品,相对于卷绕电池,其能量密度增加5%、循环寿命增加10%、成本减少5%,且更加安全。

安全“芯”是根基 解读欧拉电池核心技术

得益于蜂巢能源的技术支持,欧拉R1动力电池能量密度达到160Wh/kg,电量33kWh,NEDC综合续航里程351km,这样的数据在纯电动小型车领域并不差。

此外,续航数据的背后也源自更多的轻量化设计。

欧拉R1使用的是523方形铝壳电芯,模组和PACK均采用轻量化设计,整包PACK共有15个模组,单一模组的重量为11.3kg。

电池包上壳体采用SMC复合材料,具有绝缘性、抗压性、防腐、防爆、防火,保证强度安全的前提下实现更多轻量化设计,下壳体由铝型材焊接而成。

电池包上下壳体之间采用硅泡棉进行密封,满足电池包IP67及浸水试验要求。

电池是一款高品质新能源车的核心,属于基础课。但有时真正打动消费者的往往是车辆驾乘感受、服务体验和充电保障等。

为解决新能源汽车用户的充电痛点,长城欧拉联合了充电桩企业组建“欧拉超级充电联盟”,目前联盟已经在北京、上海等260余个城市,接入32.8万根充电桩,实现全网覆盖。用户只需要在手机上安装欧拉APP,便可在联盟内任何一个网点充电。

前几天,长城汽车发布2019年Q3季度财报显示,总营收达202.02亿元,同比增长18.01%。其中,新能源品牌欧拉销量表现出色,今年内累计销量达32186台。

欧拉品牌在不到一年的时间里就取得行业前十、细分市场前三的销量表现,成绩足以说明一切。

今年以来新能源市场高品质/高性价比趋势愈发明显,10万元以上市场,自主品牌开始推出续航500公里以上的高品质车型,合资品牌及豪华品牌也逐渐加入战场。10万元以下市场,不少企业凭借平台及三电集成化优势推出了续航300-400公里且高性价比车型,细分市场竞争愈发激励。客观的说,摆在欧拉面前的挑战仍不轻松,不过打造精品安全电动小车这条路上,依靠长城和蜂巢能源技术实力的欧拉正变得游刃有余。

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闫恭亮 本文来源:网易汽车 作者:王铭 责任编辑:闫恭亮_NA2506
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